Bauen und Wohnen Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Extrudierte und Co-extrudierte Profile aus pflanzenreststoffverstärkten Biokunststoffen für Fenster und weitere architektonische Anwendungen; Teilvorhaben 2: Materialentwicklung und -prüfung sowie Profilextrusion

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig
Kontakt
Dr. Arne Schirp
Tel: +49 531 2155-336
E-Mail: arne.schirp@wki.fraunhofer.de
FKZ
22004817
Anfang
01.10.2017
Ende
31.03.2020
Ergebnisdarstellung
Die Ergebnisse mit den Untersuchungen des Cone Calorimeters zeigten, dass die maximale Wärmefreisetzungsrate (pHRR) bei unbewitterten, co-extrudierten Profilen durch den Einsatz von FSM in der Co-Ex-Schicht um bis zu 49% reduziert werden kann. Die gesamte freigesetzte Wärme (THR600s) konnte durch die FSM um bis zu 42% reduziert werden. Der Entzündungszeitpunkt konnte um bis zu 90% verlängert werden. Nach einer 28-tägigen Bewitterung im Xenon-Gerät wurden die extrudierten Profile (Hohlkammer- und Vollprofile) wiederum im Cone Calorimeter untersucht. Zur Bewertung wurde die ETAG 028 (2012) herangezogen. Die Anforderungen der ETAG 028 konnten unter den Bedingungen nicht erfüllt und weder Klasse C noch B erreicht werden. Ein Grund für die Herausforderungen bei der Verarbeitung und hinsichtlich des Flammschutzes stellt die geringe thermische Stabilität des Weizenstrohs im Vergleich zu Holzmehl dar. Insgesamt kann schlussgefolgert werden, dass die FSM eine deutliche Wirkung zeigen, jedoch die Wärmefreisetzung aus den Profilen mit den verwendeten Materialien von vornherein sehr hoch ist. Weitere ausgewählte Eigenschaften der Compounds und Profile wurden ermittelt und mit den Anforderungen gemäß DIN EN 15534-5 abgeglichen. In einigen Fällen waren die Wasseraufnahme und thermische Ausdehnung bei Extrusion von Vollprofilen zu hoch.Die Farbe der extrudierten Profile wurde durch Zugabe der FSM nach einer künstlichen Bewitterung nachteilig verändert, wobei der ¿E teilweise Werte >10 erreichte. Die Verwendung von Weizenstrohmehl für die Profilextrusion ist mit verfahrenstechnischen Herausforderungen verknüpft. Das Material zersetzt sich unter den Bedingungen der Extrusion leicht und es besteht ein enges Verarbeitungsfenster. Es wurde festgestellt, dass die Verwendung von Holzmehl im Kern bei der Herstellung von Profilen mit Weizenstroh in der co-extrudierten Schicht vorteilhaft ist und zu einem stabileren Prozess führt.
Aufgabenbeschreibung
Die Aufgabenstellung des TV bestand darin, Materialien zur Extrusion von Fassadenprofilen auf Basis von Biokunststoffen und agrarischen Reststoffen, z. B. Weizenstroh, zu entwickeln, wobei der Schwerpunkt auf der Entwicklung flammgeschützter Materialien lag. Die Rezepturen wurden mittels Compoundierung hergestellt und auf einem Profilextruder zu Fassadenprofilen („Bioprofilen“) weiterverarbeitet. Um eine möglichst geringe Menge an Flammschutzmitteln einsetzen zu müssen, sollten diese nur in eine co-extrudierte Schicht eingebracht werden. Somit war es ein weiteres Ziel, die Parameter für die Co-Extrusion optimal einzustellen und prüfbare Profile herzustellen. Zum Flammschutz von lignocelluloseverstärkten Biokunststoffen sind einige grundlegende Kenntnisse vorhanden, jedoch existieren aktuell nur wenige Informationen zur Dauerhaftigkeit der Flammschutzwirkung. Daher wurde der Schwerpunkt in diesem TV auf die Untersuchung der Dauerhaftigkeit der Flammschutzwirkung in den extrudierten Profilen gelegt. Als Flammschutzmittel (FSM) wurden Ammoniumpolyphosphat (APP), expandierbarer Graphit und Magnesiumhydroxid für die Untersuchungen verwendet. Das TV 2 bestand aus den folgenden Versuchsserien: • Versuchsserie 1: Materialentwicklung für die co-extrudierte Schicht • Versuchsserie 2: Ermittlung der geeigneten Menge an FSM zur Verwendung in der co-extrudierten Schicht bei Hohlkammerprofilen sowie erste Untersuchungen zur Witterungsstabilität; • Versuchsserie 3: Vergleich der Wirksamkeit von FSM in der co-extrudierten Schicht bei Extrusion von Hohlkammerprofilen und Vollprofilen; • Versuchsserie 4: Vergleich der Wirksamkeit von FSM in der co-extrudierten Schicht und als Masseschutz bei der Extrusion von Vollprofilen. Neben der Flammschutzwirkung vor und nach einer künstlichen Bewitterung über 28 Tage im Xenon-Gerät wurden auch weitere Eigenschaften der Profile (u.a. mechanische, physikalische) ermittelt und mit den Anforderungen nach DIN EN 15534-5 und ETAG 028 abgeglichen.

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